CN106972098A

CN106972098A - 形成互连线的方法及制造使用互连线的磁存储器件的方法

Info

Publication number: CN106972098A
Application number: CN201610900409.8A
Authority: CN
Inventors: 徐载训; 金钟圭; 吴廷翼; 金仁皓; 朴钟撤; 白光铉; 梁贤宇
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2016-10-14
Publication date: 2017-07-21
Anticipated expiration: 2036-10-14
Also published as: CN106972098B; KR102449182B1; KR20170045083A

Abstract

此处提供一种制造磁存储器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成磁性隧道结图案；在衬底上形成层间绝缘层以覆盖磁性隧道结图案；在层间绝缘层上形成导电层；图案化导电层以形成电连接到磁性隧道结图案的互连图案；以及在互连图案上执行清洁工艺。清洁工艺使用第一气体和第二气体的气体混合物执行。第一气体包含氢元素(H)，以及第二气体包含不同于第一气体的源气体。

Description

形成互连线的方法及制造使用互连线的磁存储器件的方法

技术领域

本公开涉及形成金属线的方法及制造使用金属线的磁存储器件的方法。

背景技术

由于对具有提高的速度和/或减小的功耗的电子设备的增长的需求，半导体器件需要更快的运行速度和/或更低的工作电压。磁存储器件被认为满足这样的需求。例如，磁存储器件能提供诸如减小的延时和/或非易失性的技术优势。结果，磁存储器件作为下一代存储器件出现。

磁存储器件包括磁性隧道结(MTJ)。磁性隧道结可以包括两磁层以及插置其间的隧道势垒层。磁性隧道结的电阻可以根据磁层的磁化方向改变。例如，当磁层的磁化方向为彼此反平行时磁性隧道结的电阻高于当其为彼此平行时。在电阻方面的这种不同能被用于磁存储器件的数据存储操作。然而，仍需要更多的研究以大量生产磁存储器件并且满足对具有高集成密度和低功耗性质的磁存储器件的需求。

发明内容

本发明构思的一些实施方式提供形成互连线的方法以允许半导体器件具有改善的电特性(例如，可靠性)。

本发明构思的一些实施方式提供制造具有改善的电特性(例如，可靠性)的磁存储器件的方法。

根据本发明构思的一些实施方式，形成互连线的方法可以包括：在衬底上的绝缘层上形成导电层；图案化导电层以形成导电图案；以及在导电图案上执行清洁工艺，其中清洁工艺使用具有第一气体和第二气体的气体混合物执行，其中第一气体包括氢元素(H)，并且第二气体包括与氢元素反应的源气体。

根据本发明构思的一些实施方式，形成互连线的方法可以包括：在衬底上的绝缘层上形成导电层；图案化导电层以形成导电图案；以及在导电图案上执行等离子体处理工艺，其中等离子体处理工艺使用具有第一气体和第二气体的气体混合物作为等离子体源而执行，其中第一气体包括氢元素(H)，并且第二气体包括不同于第一气体的源气体。

根据本发明构思的一些实施方式，形成互连线的方法可以包括：在衬底上形成绝缘层；在绝缘层上形成导电层；图案化导电层以形成导电图案；以及在导电图案上执行清洁工艺。清洁工艺可以使用第一气体和第二气体的气体混合物执行。在这里，第一气体可以包含氢元素(H)，第二气体可以包含不同于第一气体的材料。

根据本发明构思的一些实施方式，制造磁存储器件的方法可以包括：在衬底上形成磁性隧道结图案；在衬底上形成层间绝缘层以覆盖磁性隧道结图案；在层间绝缘层上形成导电层；图案化导电层以形成电连接到磁性隧道结图案的互连图案；以及在互连图案上执行清洁工艺。清洁工艺可以使用第一气体和第二气体的气体混合物执行。在这里，第一气体可以包含氢元素(H)，并且第二气体可以包含不同于第一气体的材料。

附图说明

由以下结合附图的简要描述，示例实施方式将被更清楚地理解。如此处描述的，附图代表非限制性的示例实施方式。

图1是示出根据本发明构思的一些实施方式的形成互连线的方法的流程图。

图2和3是示出根据本发明构思的一些实施方式的形成互连线的方法的剖视图。

图4是图3的部分‘A’的放大图。

图5是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的流程图。

图6到9是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。

图10是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁性隧道结图案的一示例的剖视图。

图11是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁性隧道结图案的另一示例的剖视图。

图12是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的单元阵列的一部分的电路图。

图13是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁存储器件的单位存储单元的示意图。

具体实施方式

现将参考附图在下文中更全面地描述本发明构思，在附图中本发明构思的示例实施方式被示出。

图1是示出根据本发明构思的一些实施方式的形成互连线的方法的流程图。图2和3是示出根据本发明构思的一些实施方式的形成互连线的方法的剖视图。图4是图3的部分‘A’的放大图。

参考图1和2，绝缘层20可以形成在衬底10上。选择元件(例如，晶体管或二极管)和存储元件可以设置在衬底10上。绝缘层20可以设置在衬底10上以覆盖选择元件和存储元件。绝缘层20可以由氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物)的至少一种形成或可以包括氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物)的至少一种。

导电层30可以形成在绝缘层20上(在S10中)。例如，导电层30可以由铝形成或可以包括铝。

参考图1和3，导电层30可以被图案化以形成导电图案35(在S20中)。导电图案35的形成可以包括在导电层30上形成掩模图案(未示出)以限定导电图案35的位置和形状并且使用掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻导电层30。导电层30的蚀刻可以以干法蚀刻的方式使用含氯(Cl)源气体被执行。

在导电图案35的形成之后，清洁工艺50可以使用第一气体和第二气体的气体混合物(或混合气体)40执行(在S30中)。在成分或材料方面第一气体可以不同于第二气体。例如，第一气体可以包含氢元素(H)，并且第二气体可以包含能与氢元素(H)化学反应的元素(例如，氧元素(O)或氮元素(N))。第一气体中氢元素(H)的浓度可以高于第二气体中氢元素(H)的浓度。例如，第一气体可以包括水汽(例如，H₂O)，并且第二气体可以包括氧气(O₂)或氮气(N₂)的至少一种。清洁工艺50可以是等离子体处理工艺，在其中第一和第二气体的气体混合物40被用作等离子体源。

详细地，参照图4，在导电图案35的形成之后，氯源62可以留在导电图案35上。在清洁工艺50的过程中，从第一气体供应的一些氢源64可以被用于去除氯源62。例如，氯源62可以与氢源64反应以形成氢氯酸(HCl)，并且氢氯酸(HCl)的挥发可以导致氯源62从导电图案35的去除。在清洁工艺50的过程中，从第二气体供应的源66(例如，氧源和/或氮源)可以与其余的氢源64反应。例如，其余的氢源64可以与从第二气体供应的氧源66反应以形成氢氧基(OH)材料。

在氯源62留在导电图案35上的情况下，氯源62会导致若干技术问题(例如，导电图案35的腐蚀)。因此，使用含氢源气体(例如，H₂O)的清洁工艺可以被执行以从导电图案35去除氯源62。在清洁工艺过程中，一些从源气体供应的氢源可以被注入或被扩散到绝缘层20中并且可以导致设置在衬底10上的存储元件的退化。

然而，根据本发明构思的一些实施方式，清洁工艺50可以使用第一和第二气体的气体混合物40作为源气体被执行，并且在这里，在成分或材料方面第一和第二气体可以彼此不同。例如，第一气体可以包括氢元素(H)，并且第二气体可以包括能与氢元素(H)化学反应的元素。在这种情况下，一些从第一气体供应的氢源64可以被用于去除氯源62，并且其余的氢源64可以与从第二气体供应的源66反应。因此，可能抑制其余的氢源64被注入或被扩散到绝缘层20中并且从而防止设置在衬底10上的存储元件被损坏。结果，可能改善包括导电图案35的半导体器件的电特性和可靠性。

图5是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的流程图。图6到9是示出根据本发明构思的一些实施方式的制造磁存储器件的方法的剖视图。图10是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁性隧道结图案的一示例的剖视图，以及图11是示出根据本发明构思的一些实施方式的磁性隧道结图案的另一示例的剖视图。

参考图6，第一层间绝缘层102可以形成在衬底100上。衬底100可以是或可以包括半导体衬底。例如，衬底100可以包括硅晶片、锗晶片或硅锗晶片。在一些实施方式中，选择元件(未示出)可以形成在衬底100上，并且第一层间绝缘层102可以被形成以覆盖选择元件。选择元件可以是场效应晶体管。可替换地，选择元件可以是二极管。第一层间绝缘层102可以是包括氧化物层、氮化物层或氮氧化物层的至少一种的单层或多层结构。

下部接触插塞104可以形成在第一层间绝缘层102中。下部接触插塞104的每个可以被形成为穿透第一层间绝缘层102并且可以被电联接到选择元件中相应的一个的端子。下部接触插塞104可以包括掺杂的半导体材料(例如，掺杂的硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种。

下部电极层106可以形成在第一层间绝缘层102上，并且磁性隧道结层150可以形成在下部电极层106上。下部电极层106可以被插置在第一层间绝缘层102和磁性隧道结层150之间。

下部电极层106可以由导电金属氮化物(例如，钛氮化物或钽氮化物)的至少一种形成或可以包括导电金属氮化物(例如，钛氮化物或钽氮化物)的至少一种。下部电极层106可以包括允许构成磁性隧道结层150的磁层由此生长的材料(例如，钌(Ru))。下部电极层106可以使用溅射工艺、化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺形成。

磁性隧道结层150可以包括顺序堆叠在下部电极层106上的第一磁层108、隧道势垒层110和第二磁层112。第一和第二磁层108和112中的一个可以具有固定的磁化方向从而作为固定层，并且另一个可以作为自由层，自由层的磁化方向能被转换为平行于或反平行于固定层的磁化方向。

作为一示例，固定层和自由层的磁化方向可以基本垂直于隧道势垒层110和第二磁层112之间的界面。例如，固定层和自由层中的每个可以包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd和CoFeDy)、L1₀垂直磁性材料、密排六方(HCP)CoPt基材料或垂直磁结构的至少一种。在这里，L1₀垂直磁性材料可以包括L1₀FePt、L1₀FePd、L1₀CoPd或L1₀CoPt的至少一种。垂直磁结构可以包括交替并且重复堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁结构可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n或(CoCr/Pd)n的至少一种，其中n是堆叠的成对层的数量(n是大于1的整数)。

作为另一示例，固定层和自由层的磁化方向可以基本平行于隧道势垒层110和第二磁层112之间的界面。在这种情况下，固定层和自由层中的每个可以包括铁磁材料。固定层可以进一步包括用于固定固定层的铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。

隧道势垒层110可以由镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁锌氧化物或镁硼氧化物的至少一种形成或可以包括镁氧化物、钛氧化物、铝氧化物、镁锌氧化物或镁硼氧化物的至少一种。

第一磁层108、隧道势垒层110和第二磁层112中的每个可以通过物理气相沉积工艺或化学气相沉积工艺形成。

导电掩模图案114可以形成在磁性隧道结层150上。导电掩模图案114可以由钨、钛、钽、铝或金属氮化物(例如，钛氮化物和钽氮化物)的至少一种形成或可以包括钨、钛、钽、铝或金属氮化物(例如，钛氮化物和钽氮化物)的至少一种。在后续工艺中导电掩模图案114可以被用于限定磁性隧道结图案的位置和形状。

参考图5和7，磁性隧道结层150可以使用导电掩模图案114作为蚀刻掩模被蚀刻以形成磁性隧道结图案MTJ(在S100中)。蚀刻工艺可以使用例如溅射方法被执行。磁性隧道结图案MTJ可以被形成为在平行于衬底100的顶表面的方向(即在水平方向)彼此隔开。

此外，下部电极层106可以通过蚀刻工艺被蚀刻，从而形成在水平方向上彼此间隔开的下部电极BE。下部电极BE可以被分别电连接到形成在第一层间绝缘层102中的下部接触插塞104。在一些实施方式中，下部电极BE的每个的底表面可以与下部接触插塞104的每个的顶表面接触。

磁性隧道结图案MTJ可以分别被设置在下部电极BE上。磁性隧道结图案MTJ的每个可以经由下部电极BE中相应的一个被电连接到下部接触插塞104中相应的一个。磁性隧道结图案MTJ中的每个可以包括顺序堆叠在下部电极BE的每个上的第一磁图案108P、隧道势垒110P和第二磁图案112P。

导电掩模图案114可以作为设置在磁隧道结图案MTJ上的上部电极TE。

在一些实施方式中，如图10所示，第一和第二磁图案108P和112P的磁化方向108a和112a可以基本平行于隧道势垒110P和第二磁图案112P之间的界面。尽管图10示出了分别作为固定层和自由层的第一和第二磁图案108P和112P，但是本发明构思不限于此。例如，与图10示出的不同，在一些实施方式中，第一磁图案108P可以被用作自由层，并且第二磁图案112P可以被用作固定层。

在磁化方向108a和112a基本平行于界面的情况下，第一和第二磁图案108P和112P的至少一个可以包括铁磁材料。第一磁图案108P可以进一步包括用于固定第一磁图案108P中的铁磁材料的磁化方向的反铁磁材料。

在某些实施方式中，如图11所示，第一和第二磁图案108P和112P的磁化方向108a和112a可以基本垂直于隧道势垒110P和第二磁图案112P之间的界面。尽管图11示出了作为固定层和自由层的第一和第二磁图案108P和112P，在一些实施方式中，与图11示出的不同，第一和第二磁图案108P和112P可以分别被用作自由层和固定层。

在磁化方向108a和112a基本垂直于界面的情况下，第一和第二磁图案108P和112P可以包括垂直磁性材料(例如，CoFeTb、CoFeGd和CoFeDy)、L1₀垂直磁性材料、HCP CoPt基材料或垂直磁结构的至少一种。在这里，L1₀垂直磁性材料可以包括L1₀FePt、L1₀FePd、L1₀CoPd或L1₀CoPt的至少一种。垂直磁结构可以包括交替并且重复堆叠的磁层和非磁层。例如，垂直磁结构可以包括(Co/Pt)n、(CoFe/Pt)n、(CoFe/Pd)n、(Co/Pd)n、(Co/Ni)n、(CoNi/Pt)n、(CoCr/Pt)n或(CoCr/Pd)n的至少一种，其中n是堆叠的成对层的数量(n是大于1的整数)。

参考图5和8，层间绝缘层128可以形成在第一层间绝缘层102上以覆盖磁性隧道结图案MTJ(在S110中)。

例如，第二层间绝缘层120可以被形成在第一层间绝缘层102上以覆盖下部电极BE、磁性隧道结图案MTJ以及上部电极TE。第二层间绝缘层120可以被形成为具有单层或多层结构。作为一示例，第二层间绝缘层120可以由氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物层)的至少一种形成或可以包括氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物层)的至少一种。

上部接触插塞122可以被形成在第二层间绝缘层120中并且可以分别被连接到上部电极TE。在一些实施方式中，上部接触插塞122的形成可以包括在第二层间绝缘层120中形成接触孔以暴露上部电极TE的上部并且分别在接触孔中形成上部接触插塞122。上部接触插塞122可以由掺杂半导体材料(例如，掺杂硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种形成或可以包括掺杂半导体材料(例如，掺杂硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种。

位线124可以被形成在第二层间绝缘层120上。作为一示例，位线124的形成可以包括：在第二层间绝缘层120上形成模制层(未示出)；图案化模制层以形成连接到接触孔的沟槽(未示出)；以及分别在沟槽中形成位线124。在一些实施方式中，上部接触插塞122和位线124可以使用相同工艺形成。例如，上部接触插塞122和位线124的形成可以包括在模制层上形成导电层(未示出)以填充接触孔和沟槽以及图案化导电层以暴露模制层。位线124可以由掺杂半导体材料(例如，掺杂硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种形成或可以包括掺杂半导体材料(例如，掺杂硅)、金属(例如，钨、钛和/或钽)、导电金属氮化物(例如，钛氮化物、钽氮化物和/或钨氮化物)或金属半导体化合物(例如，金属硅化物)的至少一种。

第三层间绝缘层125可以被形成在第二层间绝缘层120上以覆盖位线124。第三层间绝缘层125可以被形成为具有单层或多层结构。作为一示例，第三层间绝缘层125可以由氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物层)的至少一种形成或可以包括氧化物层(例如，硅氧化物层)、氮化物层(例如，硅氮化物层)或氮氧化物层(例如，硅氮氧化物层)的至少一种。

第二和第三层间绝缘层120和125可以被限定为覆盖磁性隧道结图案MTJ的层间绝缘层128。上部接触插塞122和位线124可以被形成在层间绝缘层128中并且可以被电连接到磁性隧道结图案MTJ。

导电层130可以被形成在层间绝缘层128上(在S120中)。作为一示例，导电层130可以由铝形成或可以包括铝。导电层130可以通过例如溅射工艺形成。

参考图5和9，导电层130可以被图案化以形成互连图案135(在S130中)。互连图案135的形成可以包括在导电层130上形成掩模图案(未示出)以限定互连图案135的位置和形状以及使用掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻导电层130。导电层130的蚀刻可以以干法蚀刻的方式使用含氯(Cl)源气体执行。在蚀刻工艺之后，氯源62可以留在互连图案135上，如参考图4描述的。

在互连图案135的形成之后，可以使用第一和第二气体的气体混合物40执行清洁工艺50(在S140中)。在成分或材料方面第一气体可以不同于第二气体。第一气体可以包括氢元素(H)，并且第二气体可以包括能与氢元素(H)化学反应的元素(例如，氧元素(O)或氮元素(N))。第一气体中的氢元素(H)的浓度可以高于第二气体中氢元素(H)的浓度。例如，第一气体可以包括水汽(例如，H₂O)，并且第二气体可以包括氧气(O₂)或氮气(N₂)的至少一种。清洁工艺50可以是等离子体处理工艺，在其中第一和第二气体的气体混合物40被用作等离子体源。

在清洁工艺50的过程中，一些从第一气体供应的氢源64可以被用于去除氯源62，如前文参考图4描述的。例如，氯源62可以与氢源64反应以形成氢氯酸(HCl)，并且氢氯酸(HCl)的挥发可以导致氯源62从互连图案135的去除。在清洁工艺50的过程中，从第二气体供应的源66(例如，氧源和/或氮源)可以与其余氢源64反应。例如，其余氢源64可以与从第二气体供应的氧源66反应以形成氢氧基(OH)材料。

在氯源62留在互连图案135上的情况下，氯源62可以导致若干技术问题(例如，互连图案135的腐蚀)。在这种情况下，使用含氢源气体(例如，H₂O)的清洁工艺可以被执行以从互连图案135去除氯源62。在清洁工艺过程中，一些从源气体供应的氢源可以通过层间绝缘层128被注入或被扩散到磁性隧道结图案MTJ的磁图案中，并且这可以导致磁性隧道结图案MTJ的磁特性的退化。

然而，根据本发明构思的一些实施方式，清洁工艺50可以使用第一和第二气体的气体混合物40作为源气体被执行，在这里，在成分或材料方面第一和第二气体可以彼此不同。例如，第一气体可以包括氢元素(H)，并且第二气体可以包括能与氢元素(H)化学反应的元素。在这种情况下，一些从第一气体供应的氢源64可以被用于去除氯源62，并且其余氢源64可以与从第二气体供应的源66反应。因此，可能抑制其余氢源64被注入或被扩散到磁性隧道结图案MTJ中从而抑制或防止磁性隧道结图案MTJ被损坏。

在一些实施方式中，气体混合物40中的第一气体可以具有范围从约1％到约25％的体积比。在气体混合物40中的第一气体的体积比小于约1％的情况下，难以从互连图案135去除氯源62。相反，在气体混合物40中的第一气体的体积比大于约25％的情况下，难以抑制从第一气体供应的氢源64被注入或被扩散到磁性隧道结图案MTJ中。

互连图案135可以被电连接到位线124。互连图案135可以通过至少一个导电图案(未示出)被电连接到位线124，导电图案可以被形成在第三层间绝缘层125中。互连图案135可以通过位线124和上部接触插塞122被电连接到磁性隧道结图案MTJ。

当从衬底100的顶表面测量时，互连图案135可以被置于比磁性隧道结图案MTJ更高的高度。位线124可以被置于互连图案135和磁性隧道结图案MTJ之间。在一些实施方式中，互连图案135可以是顶互连线，其被设置在磁存储器件的最高高度处。

参考图12，多个单位存储单元MC可以被二维地或三维地布置。单位存储单元MC的每个可以被设置在彼此交叉的字线WL和位线BL之间。单位存储单元MC的每个可以包括存储元件ME和选择元件SE。选择元件SE和存储元件ME可以以串联的方式被电连接。

存储单元ME可以被设置在位线BL和选择元件SE之间并且被连接到位线BL和选择元件SE。选择元件SE可以被设置在存储元件ME和源线SL之间并且可以被连接到存储元件ME和源线SL，并且可以被字线WL控制。存储元件ME可以是其电阻能通过施加于其的电脉冲被转换为至少两个状态中的一个的可变电阻器件。例如，存储元件ME可以被形成为具有层状结构，其电阻能通过穿过其的电流的自旋转移过程被改变。在一些实施方式中，存储元件ME可以具有配置为表现磁致电阻性质的层状结构并且可以包括至少一种铁磁材料和/或至少一种反铁磁材料。

选择元件SE可以被配置为响应于施加到字线WL的电压而控制将要被施加到存储元件ME的电流的流动。例如，选择元件SE可以是二极管、pnp双极型晶体管、npn双极型晶体管、NMOS场效应晶体管(FET)以及PMOS FET中的一种。在选择元件SE是诸如双极型晶体管或MOSFET的三端开关器件的情况下，存储阵列可以进一步包括连接到晶体管的源线SL(例如，源电极)。源线SL的每个可以被设置在相邻字线WL之间，并且源线SL的每个可以被至少两个晶体管共用。

参考图13，单位存储单元MC的每个可以包括磁存储元件ME和选择元件SE。选择元件SE和磁存储元件ME可以以串联的方式被彼此电连接。磁存储元件ME可以被设置在位线BL和选择元件SE之间并且可以被连接到位线BL和选择元件SE。选择元件SE可以被设置在磁存储元件ME和源线SL之间并且可以被施加到字线WL的电压控制。

磁存储元件ME可以是或可以包括包含彼此隔开的磁层ML1和ML2以及在磁层ML1和ML2之间的隧道势垒层TBL的磁性隧道结MTJ。不管在通常用户环境下产生的外部磁场的存在如何，磁层ML1和ML2中的一个可以具有固定的磁化方向，并且因此，其可以作为磁性隧道结MTJ的固定层。磁层ML1和ML2的另一个可以具有能被施加于其的外部磁场转变的磁化方向，并且因此，其可以作为磁性隧道结MTJ的自由层。

当固定层和自由层的磁化反向是反平行时磁性隧道结MTJ的电阻可以高于当其是平行时。这意味着磁性隧道结MTJ的电阻能通过改变自由层的磁化方向被控制。固定层和自由层之间在磁化方向上的不同可以导致在磁性隧道结MTJ的电阻上的差异，并且这个差异可以被用作单位存储单元MC的数据存储机制。

根据本发明构思的一些实施方式，使用含氯源气体的干法蚀刻工艺可以被执行以从导电层形成互连图案，然后，清洁工艺可以使用第一气体和第二气体的气体混合物被执行。在这里，第一气体可以包含氢元素(H)，并且第二气体可以包括能与氢元素(H)化学反应的元素。在这种情况下，第一气体中的一些氢源可以被用于去除留在互连图案上的氯源，因此，可能防止或抑制其余氯源引起互连图案的破坏(例如，腐蚀)。此外，其余氢源可以与从第二气体供应的源(例如，氧源或氮源)反应，并且因此，在清洁工艺过程中，可能抑制其余氢源被注入或被扩散到磁性隧道结图案从而防止磁性隧道结图案的磁特性退化。

结果，磁存储器件能被制造为具有改善的电特性(例如，可靠性)。

根据本发明构思的一些实施方式，形成互连线的方法被提供以允许半导体器件具有改善的电特性(例如，可靠性)。

在磁存储器件使用形成互连线的方法被制造的情况下，可能抑制或防止磁性隧道结图案的磁特性退化从而改善磁存储器件的电特性(例如，可靠性)。

尽管本发明构思的示例实施方式已经被具体示出和描述，本领域普通技术人员将理解可以在其中进行在形式和细节上的改变而不背离所附权利要求的精神和范围。

本申请要求享有分别在2015年10月15日和2015年12月11日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0144126号和第10-2015-0177265号的优先权。每个申请的全文内容通过引用由此合并。

Claims

1.一种形成互连线的方法，包括：

在衬底上的绝缘层上形成导电层；

图案化所述导电层以形成导电图案；以及

在所述导电图案上执行清洁工艺，

其中所述清洁工艺使用具有第一气体和第二气体的气体混合物执行，其中所述第一气体包括氢元素(H)，以及所述第二气体包括与所述氢元素反应的源气体。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一气体中的所述氢元素(H)的浓度高于所述第二气体中的氢元素(H)的浓度。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一气体是水汽。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一气体是不同于所述第二气体的气体。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述第二气体是氧气(O₂)或氮气(N₂)中的至少一种的源气体。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述清洁工艺是等离子体处理工艺，其中所述第一气体和所述第二气体的所述气体混合物被用作等离子体源。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述导电层由含铝材料形成。

8.如权利要求1所述的方法，其中形成所述导电图案包括使用含氯气体作为源气体在所述导电层上执行蚀刻工艺。

9.如权利要求8所述的方法，其中至少一些来自所述第一气体的所述氢与所述含氯气体反应以形成氢氯酸(HCl)。

10.如权利要求9所述的方法，其中其余来自所述第一气体的所述氢与所述第二气体的源气体的至少一种反应。

11.一种形成互连线的方法，包括：

在衬底上的绝缘层上形成导电层；

图案化所述导电层以形成导电图案；以及

在所述导电图案上执行等离子体处理工艺，

其中所述等离子体处理工艺使用具有第一气体和第二气体的气体混合物作为等离子体源而执行，其中所述第一气体包括氢元素(H)，以及所述第二气体包括不同于所述第一气体的源气体。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述第一气体是水汽。

13.如权利要求11所述的方法，其中所述第二气体是氧气(O₂)或氮气(N₂)中的至少一种的源气体。

14.一种制造磁存储器件的方法，包括：

在衬底上形成磁性隧道结图案；

在所述衬底上形成层间绝缘层以覆盖所述磁性隧道结图案；

在所述层间绝缘层上形成导电层；

图案化所述导电层以形成电连接到所述磁性隧道结图案的互连图案；以及

在所述互连图案上执行清洁工艺，

其中所述清洁工艺使用第一气体和第二气体的气体混合物执行，

所述第一气体包含氢元素(H)，以及

所述第二气体包含不同于所述第一气体的材料。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述第一气体中的所述氢元素(H)的浓度高于所述第二气体中的氢元素(H)的浓度。

16.如权利要求14所述的方法，其中所述第二气体包含氢气(O₂)或氮气(N₂)中的至少一种。

17.如权利要求14所述的方法，其中所述第一气体是水汽(H₂O)。

18.如权利要求14所述的方法，其中所述混合气体中的所述第一气体的体积比在从1％到25％的范围。

19.如权利要求14所述的方法，其中所述清洁气体是等离子体处理工艺，其中所述第一气体和所述第二气体的所述气体混合物被用作等离子体源。

20.如权利要求14所述的方法，还包括在所述层间绝缘层中形成位线，其中所述位线被电连接到所述磁性隧道结图案，以及

所述互连图案通过所述位线被电连接到所述磁性隧道结图案。

21.如权利要求20所述的方法，其中，当在垂直剖面中被观察时，所述互连图案在从所述衬底起比所述磁性隧道结图案更高的高度，以及所述位线被置于所述互连图案和所述磁性隧道结图案之间。

22.如权利要求20所述的方法，还包括在形成所述磁性隧道结图案之前在所述衬底上形成选择元件，

其中所述磁性隧道结图案被电连接到所述选择元件，以及所述层间绝缘层被形成以覆盖所述选择元件。

23.如权利要求14所述的方法，其中所述导电层由含铝材料形成。

24.如权利要求14所述的方法，其中形成所述互连图案包括在所述导电层上执行干法蚀刻工艺，在所述干法蚀刻工艺中含氯气体被用作源气体。

25.如权利要求14所述的方法，其中所述磁性隧道结图案的每个包括自由层、固定层以及在其间的隧道势垒，以及

所述自由层和所述固定层的每个具有基本平行于所述隧道势垒和所述自由层之间的界面的磁化方向，或者

所述自由层和所述固定层的每个具有基本垂直于所述隧道势垒和所述自由层之间的界面的磁化方向。